植物光合作用的研究进展

植物光合作用分子机制研究进展

小组“学习研讨”发言报告

本次研讨方向：植物光合作用分子机制研究进展 本小组承担的具体学习研讨主题： 1. 光合膜色素蛋白复合体的研究

2.重要调控因子生物学功能之PGR5/PGRL1循环电子传递途径 3. 光能感知和信号转导

1 绪论

1.1 光合作用

光合作用是植物利用太阳能把二氧化碳和水合成有机化合物并释放出氧气的过程，是地球上最大规模的能量和物质转换过程，是地球几乎一切生命生存和发展的物质基础。

四个基本过程：

1）光能的吸收与传递 2）原初光化学反应

3）电子传递及偶联的磷酸化 4）碳素同化作用

类囊体膜是光合作用能量转换所需的脂质双层膜, 包含捕光系统，并将光能转化为化学能所必需的色素蛋白及酶系统。

由许多不同的复合物参与光合作用过程, 而多数复合体是嵌入类囊体膜的, 其中四个膜结合的超分子复合物直接参与光合作用:光系统 I(PSI)、光系统 II (PSII)、ATP 合成酶复合体及细胞色素b6f复合物。 1.2光合作用国际发展趋势

在国际上，当前光合作用研究主要集中在三个方面并取得了多项重大突破：(1)解析光合膜蛋白复合物及其调控因子的高分辨率晶体结构，阐明其高效传能、转

第三章 植物的光合作用

碳素营养是植物的生命基础，这是因为，第一，植物体的干物质中90％以上是有机化合物，而有机化合物都含有碳素(约占有机化合物重量的45%)，碳素成为植物体内含量较多的一种元素；第二，碳原子是组成所有有机化合物的主要骨架，好象建筑物的栋梁支柱一样。碳原子与其他元素有各种不同形式的结合，由此决定了这些化合物的多样性。

按照碳素营养方式的不同，植物可分为两种：1）只能利用现成的有机物作营养，这类植物称为异养植物(heterophyte)，如某些微生物和少数高等植物；2)可以利用无机碳化合物作营养，并且将它合成有机物，这类植物称为自养植物(autophyte)，如绝大多数高等植物和少数微生物。异养植物与自养植物相比，后者在植物界中最普遍，而且非常重要。这里我们着重讨论自养植物。

自养植物吸收二氧化碳，将其转变成有机物质的过程，称为植物的碳素同化作用(carbon assimilation)。植物碳素同化作用包括细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用3种类型。

在这3种类型中，绿色植物光合作用最广泛，合成的有机物质最多，与人类的关系也最密切，因此，本章重点阐述绿色植物光合作用（以下简称光合作用）。

第6课 植物的光合作用和呼吸作用

【要点梳理】

光能

一、定义： +水 有机物（储存着能量）+ 叶绿体

有机物（储存着能量） + 氧气 二氧化碳 + 水 +

二、光合作用和呼吸作用的区别和联系 光合作用 呼吸作用 时间 部位 含有 的细胞 合成 ， 释放氧气 细胞 （或白天时） 有光、无光（或白天、夜晚） 物质变化 分解 ，放出二氧化碳和水 能量变化 联系 能量（选“储存”或“释放”） 能量（选“储存”或“释放”） 二者是既相互对立又相互依存的关系。 三、光合作用相关实验

《绿叶在光下制造有机物》实验包括以下几个基本步骤：① 处理②遮光（设置

对照），后照射③酒精脱色④ 显色⑤观察现象得出结论。而我们探究的目的有两个： 条件是不是光，有机物是不是淀粉。

对比公式其它的原料和条件可以根据这几个步骤进行探究，设置变量的地方是步骤②对照组的设置：

（将叶脉折

第6章 植物的光合作用练习 姓名 班级 一、选择题：

1、普利斯特莱的实验不能说明 （ ） A.绿色植物的光合作用需要二氧化碳 B.绿色植物的光合作用释放出氧气 C．蜡烛的燃烧需要消耗氧气 D.绿色植物的光合作用需要水 2、哪位科学家通过实验发现光合作用只有在有光的条件下才能进行 （ ） A. 普利斯特莱 B.范.海尔蒙特 C.希尔 D.列文.虎克 3、绿色植物的光合作用为地球生物提供了 （ ） ①食物来源 ②空气来源 ③氧气来源 ④能量来源 A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④ 4、严重干旱可能造成作物颗粒无收，从光合作用的角度来看，这表明光合作用的必要条件（或重要原料）是： （ ） A.光 B.水 C.二氧化碳 D.适宜温度 5、绿色植物制造有机物的主要器官是 A.茎 B

第6课 植物的光合作用和呼吸作用

【要点梳理】

光能

一、定义： +水 有机物（储存着能量）+ 叶绿体

有机物（储存着能量） + 氧气 二氧化碳 + 水 +

二、光合作用和呼吸作用的区别和联系 光合作用 呼吸作用 时间 部位 含有 的细胞 合成 ， 释放氧气 细胞 （或白天时） 有光、无光（或白天、夜晚） 物质变化 分解 ，放出二氧化碳和水 能量变化 联系 能量（选“储存”或“释放”） 能量（选“储存”或“释放”） 二者是既相互对立又相互依存的关系。 三、光合作用相关实验

《绿叶在光下制造有机物》实验包括以下几个基本步骤：① 处理②遮光（设置

对照），后照射③酒精脱色④ 显色⑤观察现象得出结论。而我们探究的目的有两个： 条件是不是光，有机物是不是淀粉。

对比公式其它的原料和条件可以根据这几个步骤进行探究，设置变量的地方是步骤②对照组的设置：

（将叶脉折

植物的光合作用复习题

一、名词解释

1、光反应与暗反应；2、C3途径与C4途径；3、光系统；4、反应中心；5、光合午休现象；6、原初反应；7、磷光现象；8、荧光现象；9、红降现象；10、量子效率；11、量子需要量；12、爱默生增益效应；13、PQ循环；14、光合色素；15、光合作用；16、光合作用单位；17、反应中心色素；18、聚光色素；19、激子传递；20、共振传递；21、解偶联剂；22、水氧化钟；23、希尔反应；24、光合磷酸化；25、光呼吸；26、光补偿点；27、CO2补偿点；28、光饱和点；29、光能利用率；30、光合速率；31、C3-C4中间植物；32、光合滞后期；33、叶面积系数；34、共质体与质外体；35、压力流动学说；36、细胞质泵动学说；37、代谢源与代谢库；38、比集转运速率（SMTR）；39、运输速率；40、溢泌现象；41、P-蛋白；42、有机物质装载；43、有机物质卸出；44、收缩蛋白学说；45、协同转移；46、磷酸运转器；47、界面扩散；48、可运库与非运库；49、转移细胞；50、出胞现象；51、生长中心；52、库－源单位；53、供应能力；54、竞争能力；55、运输能力。 二、缩写符号翻译

1、Fe-S；2、Mal；

第五章 植物的光合作用 Ⅰ 教学大纲基本要求和知识要点

一、教学大纲基本要求

了解光合作用的概念、意义、研究历史、光合作用总反应式；了解叶绿体的结构、光合色素的种类；了解光合作用过程以及能量吸收转变的情况；了解光合碳同化的基本生化途径以及不同碳同化类型植物的特性；理解光呼吸的含义、基本生化途径和可能的生理意义；了解光合作用的测定方法；了解影响光合作用的内部和外部因素；理解光合作用与作物产量的关系；掌握提高光能利用率的途径与措施。 二、知识要点

光合作用是光合生物利用光能同化 CO 2 生成有机物的过程。

CO 2 ＋ 2 H 2 18 O → (CH ２ O) ＋ 18 O 2 ＋ H ２ O

植物的光合作用能氧化水而释放氧气，它在光能转化、有机物制造和环境保护等方面都有巨大的作用。 叶绿体是进行光合作用的细胞器。叶绿体中的类囊体是光反应的场所，在类囊体膜上存在 PS Ⅰ、 PS Ⅱ、 Cytb 6 /f 、 ATP 酶四类蛋白复合体 ( 图 5.1) 。叶绿体中的基质是暗反应的场所，内含同化 CO 2 的全部酶类。

高等植物中的光合色素有两类： (1) 叶绿素，主要是叶绿素 a 和叶绿素 b ； (2) 类胡萝卜素，其中有

第三章 植物的光合作用

章节名称：Photosynthesis 授课对象：本科 课时：10

教学目的和要求：使学生全面掌握植物将光能转化为化学能、将水和二氧化碳转化为有机物的过程，以及各种因素对此过程的影响。

重点和难点：光能的吸收、传递、转化以及碳素同化过程。

植物干物质的90%以上都是含碳化合物，所以碳素营养在植物生命活动中占极其重要的地位。碳素是构成植物体的骨架，一旦断绝了碳素营养，植物便不能再积累有机物，并呈现“饥饿”状态。植物碳素营养的碳源可来自无机物、也可来自有机物，据此可把植物分成两类：

异养植物（heterophyte）：只能利用有机碳化合物作为碳素营养的植物。Eg.真菌，一些寄生高等植物。 自养植物（autophyte）：能利用二氧化碳作为碳素营养的植物。Eg.绝大多数高等植物、藻类植物、光合细菌等。

自养植物吸收二氧化碳合成有机物的过程叫碳素同化作用。

??绿色植物光合作用?photosynthesis??利用光能还原CO2 Carbon assimilation??细菌光合作用?chemosynthesis? 利用无机物氧化分解放出的化学能还

第三章植物光合作用

一、名词解释(写出下列名词的英文并解释

温室效应集光(天线色素作用中心色素荧光现象光合膜原初反应光合链光合强度光合单位同化力红降现象爱默生效应(双光增益效应非环式光合电子传递环式电子传递假环式电子传递Hill反应PQ穿梭光合磷酸化C3途径C4途径CAM途径光调节酶Rubisco 光呼吸(C2途径光补偿点光饱和点CO2补偿点CO2饱和点光合量子效率光合量子需要量光能利用率叶面积指数

二、填空题

11地球上有三种碳素同化类型,它们究别是、和。 22产生温室效应的主要气体是和。 33叶绿体的结构由、和三大部位组成。

44叶绿素a和b在可见光的光区和光区都有两吸收高峰。

55叶绿素a与b相比在兰紫光区的吸收波长短而红光区的吸收波长长。 66叶绿素b与a相比在兰紫光区的吸收波长而红光区的吸收波长。 77类胡萝卜素在光区有吸收峰。

88类胡萝卜素分布在细胞的中,而花青素分布在中。

99植物合成叶绿素的起始物质是谷氨酸或α-酮戊二酸;从原叶绿素酸酯转变成叶绿素酸酯还必需有光和NADPH 才能进行。

1010叶绿体分子的端为亲水端,端为亲脂端,因而它可以定向排列在类囊体膜上。

1111类胡萝卜素的主要功能是和。

1212高等植物的作用中心

作业――第三章 植物的光合作用 一、名词解释： 光合作用 光饱和现象与光饱和点 原初反应 光合链 光补偿点 天线色素 光合磷酸化 CO 2 饱和点 反应中心色素分子 非环式光合磷酸化 CO 2 补偿点 光合作用单位 环式光合磷酸化 光合速率 光能利用率 电子传递的Z方案 荧光及荧光现象 光系统II/I 光合效率 C 3 途径与 C 3 植物 CAM 途径 C 4 途径与 C 4 植物 爱默生效应（双光增益效应） 光呼吸 二．填空题

1、光合作用的色素有、、和。

2、光合作用的光反应在叶绿体的中进行，而暗反应是在 进行。

3、在荧光现象中，叶绿素溶液在透射光下呈色，在反射光下呈 色。

4、叶绿素对可见光的吸收峰主要是在光区，类胡萝卜素对可见光的最大吸收峰在光区。 5、在光合电子传递中，最初的电子供体是，最终电子受体是。 6、光合磷酸化有两种方式；和。

7、C3植物的卡尔文循环位于中进行，C4植物的C3途径是 在中进行。

8、C4途径中CO2的受体是。 9、光呼吸的场所是、和。 三、问答题

1.写出光合作用的表达通式，从表达式可以看出光合作用具有什么重要意义？